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化学专题7化学反应速率与化学平衡第二单元化学反应的方向与限度01学习任务102学习任务205课后达标检测03学习任务304真题体验学习任务1化学反应的方向1．自发过程(1)含义在一定条件下，不需要借助外力作用就能自动进行的过程。(2)特点①体系趋向于从_______状态转变为_______状态(体系对外部做功或放出热量)；②在密闭条件下，体系有从_______转变为_______的倾向性(无序体系更加稳定)。高能低能有序无序2．化学反应方向的判据降低增加熵增不能自发进行达到平衡状态能自发进行1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)(2019·高考江苏卷)一定温度下，反应2H2(g)＋O2(g)===2H2O(g)能自发进行，该反应的ΔH0。()(2)(2018·高考江苏卷)反应4Fe(s)＋3O2(g)===2Fe2O3(s)常温下可自发进行，该反应为吸热反应。()(3)凡是放热反应都是自发的，因为吸热反应都是非自发的。()(4)自发反应的熵一定增大，非自发反应的熵一定减小。()(5)焓变是影响反应是否具有自发性的一种重要因素。()(6)熵变是决定反应是否具有自发性的唯一判据。()√×××√×2．(教材改编题)下列过程的熵变的判断不正确的是()A．溶解少量食盐于水中，ΔS0B．纯碳和氧气反应生成CO(g)，ΔS0C．H2O(g)变成液态水，ΔS0D．CaCO3(s)加热分解为CaO(s)和CO2(g)，ΔS0解析：选C。C项，H2O(g)变成液态水，熵值减小，故ΔS0，错误。(1)自发反应不一定能实现，化学反应能否实现与反应的自发性、反应速率、反应物转化率有关。(2)在恒温、恒压条件下，化学反应的方向是由反应的焓变和熵变共同决定的。1．碳铵[(NH4)2CO3]在室温下就能自发地分解产生氨，对其说法中正确的是()A．碳铵分解是因为生成易挥发的气体，使体系的熵增大B．碳铵分解是因为外界给予了能量C．碳铵分解是吸热反应，根据能量判断能自发分解D．碳酸盐都不稳定，都能自发分解答案：A2．下列说法错误的是()A．2NO(g)＋2CO(g)===N2(g)＋2CO2(g)在常温下能自发进行，则该反应的ΔH0B．反应NH3(g)＋HCl(g)===NH4Cl(s)在室温下可自发进行，则该反应的ΔH0C．一定温度下，反应MgCl2(l)===Mg(l)＋Cl2(g)的ΔH0，ΔS0D．常温下，反应C(s)＋CO2(g)===2CO(g)不能自发进行，则该反应的ΔH0解析：选A。A项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明ΔH0；B项，该反应是熵减的反应，常温下能自发进行说明ΔH0；C项，此反应为高温下MgCl2的分解反应，ΔH0，ΔS0；D项，该反应ΔS0，常温下不能自发进行，则有ΔH－TΔS0，故ΔH0。3．(2020·保定高三检测)下列反应中，一定不能自发进行的是()A．2KClO3(s)===2KCl(s)＋3O2(g)ΔH＝－78.03kJ/molΔS＝1110J/(mol·K)B．CO(g)===C(石墨，s)＋1/2O2(g)ΔH＝110.5kJ/molΔS＝－89.36J/(mol·K)C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)ΔH＝－444.3kJ/molΔS＝－280.1J/(mol·K)D．NH4HCO3(s)＋CH3COOH(aq)===CO2(g)＋CH3COONH4(aq)＋H2O(l)ΔH＝37.301kJ/molΔS＝184.05J/(mol·K)解析：选B。根据ΔH－TΔS，当ΔH0，ΔS0时，ΔH－TΔS0，反应肯定能自发进行；当ΔH0，ΔS0时，ΔH－TΔS0，反应一定不能自发进行。焓变、熵变和温度对化学反应方向的影响ΔHΔSΔH－TΔS反应情况－＋永远是负值在任何温度下均能自发进行＋－永远是正值在任何温度下均不能自发进行＋＋低温为正；高温为负低温时不能自发进行；高温时能自发进行－－低温为负；高温为正低温时能自发进行；高温时不能自发进行学习任务2可逆反应与化学平衡状态一、可逆反应1．定义在_______________下既可以向正反应方向进行，同时又可以向逆反应方向进行的化学反应。同一条件2．特点(1)二同：①相同条件下；②正、逆反应同时进行。(2)一小：反应物与生成物同时存在，任一组分的转化率都________100%。小于3．表示在方程式中反应符号用“”表示。二、化学平衡状态1．定义一定条件下的可逆反应，当反应进行到一定程度时，正反应速率和逆反应速率________，反应物的浓度和生成物的浓度________________，我们称为“化学平衡状态”，简称化学平衡。相等不再改变2．建立过程3．特征可逆正反应速率=逆反应速率三、“两审”“两标志”突破化学平衡状态的判断1．“两审”一审题干条件，是恒温恒容还是恒温恒压。二审反应特点：①全部是气体参与的等体积反应还是非等体积反应；②有固体或液体参与的等体积反应还是非等体积反应。2．“两标志”(1)本质标志v正＝v逆≠0。对于某一可逆反应来说，正反应消耗掉某反应物的速率等于逆反应生成该物质的速率。(2)等价标志①全部是气体参加的非等体积反应[如N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)]，体系的压强(恒温恒容时)、平均相对分子质量不再随时间而变化。②体系中各组分的物质的量浓度、体积分数、物质的量(或质量)分数保持不变。③对同一物质而言，断裂的化学键的物质的量与形成的化学键的物质的量相等。④对于有有色物质参加或生成的可逆反应[如2NO2(g)N2O4(g)]，体系的颜色不再随时间而变化。⑤体系中某反应物的转化率或某生成物的产率达到最大值且不再随时间而变化。1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)2H2O通电点燃2H2↑＋O2↑为可逆反应。()(2)二次电池的充、放电为可逆反应。()(3)可逆反应不等同于可逆过程。可逆过程包括物理变化和化学变化，而可逆反应属于化学变化。()(4)化学反应达到化学平衡状态的正、逆反应速率相等，指的是同一物质的消耗速率和生成速率相等，若用不同物质表示时，反应速率不一定相等。()××√√(5)一个可逆反应达到的平衡状态就是这个反应在该条件下所能达到的限度。()(6)化学反应的限度可以通过改变反应条件而改变。()√√解析：(1)两个反应的条件不同，所以不是可逆反应；(2)充电、放电不是同一条件下、同时完成的，不是可逆反应。2．向含有2mol的SO2的容器中通入过量氧气发生2SO2(g)＋O2(g)2SO3(g)ΔH＝－QkJ·mol－1(Q＞0)，充分反应后生成SO3的物质的量______2mol(填“”“”或“＝”，下同)，SO2的物质的量______0mol，转化率______100%，反应放出的热量________QkJ。答案：提升一从定性、定量两个角度考查可逆反应的特点1．在已达到平衡的可逆反应：2SO2＋O22SO3中，充入由18O组成的氧气一段时间后，18O存在于下列物质中的()A．多余的氧气中B．生成的三氧化硫中C．氧气和二氧化硫中D．二氧化硫、氧气和三氧化硫中解析：选D。化学平衡是动态平衡，加入的18O2定会与SO2结合生成含18O的SO3，同时含18O的SO3又会分解得到SO2和O2，使SO2中也含有18O，因此18O存在于SO2、O2、SO3这三种物质中。2．(双选)一定条件下，对于可逆反应：X(g)＋3Y(g)2Z(g)，若X、Y、Z的起始浓度分别为c1、c2、c3(均不为零)，达到平衡时，X、Y、Z的浓度分别为0.1mol·L－1、0.3mol·L－1、0.08mol·L－1，则下列判断正确的是()A．c1∶c2＝3∶1B．平衡时，Y和Z的生成速率之比为3∶2C．X、Y的转化率不相等D．c1的取值范围为0mol·L－1c10.14mol·L－1解析：选BD。X、Y的平衡浓度之比为1∶3，转化浓度之比亦为1∶3，故c1∶c2＝1∶3，转化率相等，A、C不正确；平衡时Y生成表示逆反应，Z生成表示正反应，且vY(生成)∶vZ(生成)为3∶2，B正确；由可逆反应的特点可知0mol·L－1c10.14mol·L－1，D正确。提升二化学平衡状态的判断3．用氮化硅(Si3N4)陶瓷代替金属制造发动机的耐热部件，能大幅度提高发动机的热效率。工业上用化学气相沉积法制备氮化硅，其反应如下：3SiCl4(g)＋2N2(g)＋6H2(g)高温Si3N4(s)＋12HCl(g)ΔH＜0。完成下列填空：(1)在一定温度下进行上述反应，若反应容器的容积为2L，3min后达到平衡，测得固体的质量增加了2.80g，则H2的平均反应速率＝________mol/(L·min)。(2)一定条件下，在密闭恒容的容器中，能表示上述反应达到化学平衡状态的是________。a．3v逆(N2)＝v正(H2)b．v正(HCl)＝4v正(SiCl4)c．混合气体密度保持不变d．c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6解析：(1)反应达到平衡时，n(Si3N4)＝2.80g140g/mol＝0.02mol，则v(H2)＝0.02mol×62L×3min＝0.02mol/(L·min)。(2)判断反应达到平衡状态的标志是v正＝v逆，反应中N2与H2的化学计量数之比为1∶3，达到平衡状态时，3v逆(N2)＝v逆(H2)，即v逆(H2)＝v正(H2)，a正确；b项反应方向一致，无法判断反应是否达到平衡，b错误；该反应的正反应是气体密度减小的反应，因此，当混合气体密度保持不变时，可以判断反应达到平衡状态，c正确；c(N2)∶c(H2)∶c(HCl)＝1∶3∶6，与化学反应是否达到平衡无关，d错误。答案：(1)0.02(2)ac4．(1)在一定条件下，可逆反应达到平衡状态的本质特征是________________________。下列关系中能说明反应N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)已经达到平衡状态的是____________。A．3v正(N2)＝v正(H2)B．v正(N2)＝v逆(NH3)C．2v正(H2)＝3v逆(NH3)D．v正(N2)＝3v逆(H2)(2)在一定温度下的恒容密闭容器中，可逆反应达到平衡状态时，一些宏观物理量恒定不变：a.各物质的浓度不变；b.平衡混合物中各组分的物质的量分数或质量分数不变；c.容器内气体压强不变；d.容器内气体密度不变；e.容器内气体颜色不变。①能说明反应：N2(g)＋3H2(g)2NH3(g)达到平衡状态的有________；②能说明反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)达到平衡状态的有________；③能说明反应：2NO2(g)N2O4(g)达到平衡状态的有________；④能说明反应：C(s)＋H2O(g)CO(g)＋H2(g)达到平衡状态的有________。解析：(2)中判断时首先要注意本题中反应的条件是恒温恒容，其次要注意反应物和生成物中是否有固体物质存在，以及反应前后气体物质的量的变化。①在反应过程中气体的质量不变，因此在恒容状态下不能用密度判断反应是否达到平衡状态，由于反应物和生成物均为无色气体，因此也不能用气体颜色来判定。②是一个反应前后气体体积不变的反应，反应过程中气体的质量不变，物质的量也不变，所以不能用压强和密度判定反应是否达到平衡状态。③在反应过程中气体的质量保持不变，因此不能用密度来判定反应是否达到平衡状态。④中反应过程中气体的质量和气体的物质的量均发生改变，因此a、b、c、d均可用来判定反应是否达到平衡状态，由于反应物和生成物中的气体均为无色气体，因此不能用气体颜色来判定反应是否达到平衡状态。答案：(1)正反应速率与逆反应速率相等C(2)①abc②abe③abce④abcd判断化学平衡状态常用的方法举例反应mA(g)＋nB(g)pC(g)＋qD(g)正、逆反应速率的关系在单位时间内消耗了mmolA，同时生成mmolA平衡在单位时间内消